最新記事 2018年06月22日

テーマ: 理科

虹などについて

こんにちは 受験ドクター 大石慎一です

梅雨もそろそろ入りそうな時期ですが理科も教える先生としては気になる気象現象があります 「虹」です。
虹は雨上がりの夕方など空気中に水の粒が浮遊しているときに光が当たるとその反対方向に粒から反射した光が見えている現象です。
その粒での屈折と反射をわかりやすく図にしてみました。

主虹と言われる明るく見られる虹は図1のように入ってきた日光が2回屈折し1回反射を行って曲がりやすい紫色の光が上の方に、曲がりにくい赤い光が下の方に曲がってゆくのがわかります。

これを地上の人からみると赤い光がより上の方に、紫の光が少し下の方から見えます。
太陽光は平行光線なのでこの角度になるような粒の場所は円周になるので虹は円に見えるのです。

虹 1

虹 2

◯副虹について
虹は光の量が十分あると粒内での反射の回数が1回多い光によって作られる「副虹」という虹が見られることもあります。角度が異なるので主虹の少し外側に半径の大きい色の薄い虹がもう一つ見えます。これが見られるのはかなり珍しいですね。

虹 3

虹 4

写真は以前住んでいたところ(都内)からの写真で肉眼では副虹も見えていたのですが写真ではわからないようですね。 残念。

◯レンズの色収差 
ここでちょっと思い出してほしいのですがプリズムによる光の分光(分解)と言うものがありましたね。
図4のように色によって屈折する角度が違うこともテストではよく聞かれますね。

虹 5

図4の様に光が色によって分かれるということはレンズで光を集めると図5のように赤い光と紫色の光は焦点が異なる点になってしまいます

虹 6

このことを「レンズの色収差」と言ってレンズを使う上で避けては通れない難しい問題で、いろいろな解決方法があるのですが大きい天体望遠鏡では凹面鏡を使って色収差を無くすように工夫しています。

ハワイにある「すばる」という大きい反射型望遠鏡があるのですがこれがとてもきれいな画像がみられる優れた望遠鏡で、これの完成によって色々天体の研究が進んだと聞いています。

虹と同じメカニズムで発生する気象現象はいくつかあるのですが環天頂アークなど珍しい現象についてもお話したかったのですがこういうことに踏み込んでいくとどんどん文章が長くなってしまうのでみなさんも調べてみましょう。

理科は自分で見たり調べたりして「実験」や「観察」で体験することが出来る科目なので可能なら積極的にいろんなことをやってみましょう!
梅雨の時期は雨が降って憂鬱かもしれませんがこのように珍しい現象などを探して楽しみにしてしまうといいですよ!